Titel: de Bavay's hydraulischer Centrifugal-Regulator.
Autor: Bavay,
Fundstelle: 1854, Band 131, Nr. LXII. (S. 246–250)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj131/ar131062

LXII. Hydraulischer Centrifugal-Regulator, anwendbar bei Dampfmaschinen und Wasserrädern; von Hrn. de Bavay zu Brüssel.

Aus dem Bulletin du Musée de l'Industrie, Juni 1853, S. 289.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

Die Construction dieses Apparats beruht auf dem physikalischen Grundsatz, daß eine Flüssigkeit aus einem Gefäß mit einer constanten Geschwindigkeit ausströmt, wenn das Niveau, d.h. die Höhe der Flüssigkeit über der Ausströmungs-Oeffnung, constant bleibt.

Geht man von diesem Grundsatz aus, so wird man leicht einsehen, daß man einen Dampfmaschinen-Regulator auf folgende Weise construiren kann. Es werde irgend ein Wasserhebungs-Apparat durch die Dampfmaschine bewegt, und das gehobene Wasser werde in ein Gefäß ausgegossen und fließe aus demselben durch eine Oeffnung ab, deren Weite man reguliren kann; in diesem Gefäß befinde sich ein Schwimmer, mit dem Einströmungsventil in Verbindung gebracht, und die Ausströmungs-Oeffnung habe eine solche Einrichtung, daß sie den Bewegungen des Schwimmers genau folgt; dieß ist der wesentliche Punkt, auf welchem die Erfindung beruht.

Sehen wir nun, wie sich der Apparat verhalten wird: angenommen, wenn die Maschine mit ihrer Normalgeschwindigkeit geht, mache der Hebungs-Apparat 60 Umgänge in der Minute und die Ausströmungs-Oeffnung sey so regulirt, daß alles in das Gefäß einströmende Wasser genau durch sie ausströmen kann, so wird der Schwimmer offenbar unbeweglich bleiben. Wenn nun aus irgend einem Grunde die Geschwindigkeit der Maschine zunimmt, so wird diejenige des Wasserhebungs-Apparates ebenfalls zunehmen, die in einer gegebenen Zeit in das Gefäß eingeführte Wassermenge wird beträchtlicher werden, und die Ausströmungsöffnung wird nicht mehr zureichen; es ist daher klar, daß das Wasser in dem Gefäß steigen, der Schwimmer sich aufwärts bewegen wird, und da derselbe mit dem Ventil in Verbindung steht, so wird er dasselbe schließen.

Die aufsteigende Bewegung des Schwimmers wird so lange dauern, bis die Dampfmaschine durch den Schluß des Ventils ihre Normalgeschwindigkeit wiedererlangt hat; sobald dieß der Fall ist, wird die |247| Oeffnung wieder genau hinreichend seyn, um alles eingeführte Wasser auslaufen zu lassen; es wird daher der Schwimmer unbeweglich bleiben und das Ventil in seiner Stellung erhalten.

Wenn sich die Geschwindigkeit der Dampfmaschine vermindert hat, so wird gerade das Entgegengesetzte stattfinden, die Geschwindigkeit des Hebungs-Apparates wird sich vermindern, die Menge des eingeführten Wassers wird derjenigen des abgeführten nicht mehr gleich seyn, der Wasserstand in dem Gefäß wird daher sinken, mit ihm der Schwimmer, und dieser folglich das Ventil wieder öffnen; die sinkende Bewegung des Schwimmers wird so lange dauern, bis die Dampfmaschine durch Wiederöffnen des Ventils ihre Normalgeschwindigkeit wieder erlangt hat; sobald dieß der Fall ist, wird die in das Gefäß eingeführte Wassermenge wieder genau gleich der abfließenden seyn, der Schwimmer wird neuerdings unbeweglich bleiben und das mit ihm verbundene Ventil in der neuen Stellung erhalten, bis sich wieder eine Störung im Gange der Dampfmaschine zeigt.

Der Apparat ist in Fig. 1 im Aufriß, und in Fig. 2 im Grundriß dargestellt; gleiche Buchstaben bezeichnen gleiche Gegenstände.

A ist ein sogenanntes Segner'sches Rad (roue à tympan), welches an einer Welle angebracht ist, die durch die Rolle B in Bewegung gesetzt wird, welche ihrerseits mit einer der durch die Dampfmaschine getriebenen Wellen mittelst eines Laufriemens verbunden ist. Das Rad A ist in Fig. 3 für sich allein dargestellt.

C, C ist ein mit Wasser gefüllter Trog von Zinkblech, in welchen das Segner'sche Rad taucht; das Wasser, welches es auffaßt, fließt durch seine Achse in das cylindrische Gefäß D von Zink- oder Kupferblech. E ist der Schwimmer, welcher durch drei kleine Flügel b, b, b frei in dem Gefäß D geführt wird. Am Gefäß D ist ein ausgebohrter Cylinder von Rothguß F, F angebracht, der an seinen beiden Enden offen ist und in freier Verbindung mit dem im Gefäß D befindlichen Wasser steht. In dem Cylinder F, F befindet sich ein zweiter Cylinder G, G von dünnem Kupferblech, ebenfalls an seinen beiden Enden offen, und von etwas kleinerem Durchmesser als der innere Durchmesser des Cylinders F, F; an seinem unteren Ende ist er mit einem Rande versehen, welcher genau von demselben Durchmesser abgedreht ist wie der Cylinder F, F. Der Cylinder G, G ist im Centrum mit einer senkrechten Stange H versehen, welche mit dem am Schwimmer E befestigten Stück I verbunden ist.

Nun wird man leicht einsehen, daß bei dieser Anordnung der Schwimmer E und der Cylinder G, G mit einander verbunden sind, und daß letzterer den Bewegungen des Schwimmers genau folgen muß.

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Die Pfeile bezeichnen den Lauf des Wassers; offenbar kann es aus dem Gefäß D nur durch das Innere des Cylinders G, G ausfließen, dessen oberer Querschnitt die Ausfluß-Oeffnung ist.

Wenn der Apparat in Ruhe ist, so correspondirt dieser obere Querschnitt mit der Linie ef, welche den Wasserstand in dem Troge C, C bezeichnet; die Linie gh gibt die Höhe an, welche der Wasserstand in dem Gefäß D erreichen muß, damit das Gewicht des verdrängten Wassers gleich demjenigen des Schwimmers ist. Die Fallhöhe wird daher die senkrechte Entfernung zwischen diesen beiden Linien seyn, und diese Höhe wird stets dieselbe bleiben, der Schwimmer mag steigen oder sinken, weil die Ausströmungs-Oeffnung allen seinen Bewegungen folgt.

Wir haben bemerkt, daß die Ausströmungs-Oeffnung auf solche Weise muß regulirt werden können, daß, wenn die Dampfmaschine mit ihrer Normalgeschwindigkeit geht, sie genau zum Abfluß alles Wassers hinreicht, welches das Segner'sche Rad in das Gefäß D führt. Zu dem Ende ist die Oeffnung, welche das Gefäß D mit dem untern Theil des Cylinders F, F in Verbindung setzt, mit einem Schütz K versehen, dessen Stange L zu dem Hebel M geht, welchen wir vorläufig als unbeweglich annehmen wollen. Das Ende der Stange L ist mit einem Schraubengewinde versehen und in eine am Hebel M befestigte Mutter eingeschraubt, so daß man die Höhe des Schützes nach Belieben stellen kann.

Der hier beschriebene Regulator erfüllt die beanspruchten Bedingungen vollkommen, aber er hat den Fehler, nicht rasch genug zu wirken, wenn die mit ihm verbundene Dampfmaschine eine größere Geschwindigkeit erlangt. Man wird dieß leicht begreifen; denn die einzige Wassermenge, welche wirkt um den Schwimmer steigen zu machen, ist der Wasser-Ueberschuß, welcher durch die beschleunigte Bewegung des Segner'schen Rades veranlaßt wird, und dieser Ueberschuß ist nicht sehr beträchtlich im Vergleich mit dem Wasservolum, welches erforderlich ist damit der Schwimmer um eine gewisse Höhe steigt; auch muß man diesem Schwimmer einen ziemlich großen Querschnitt geben, damit die disponible Kraft ausreicht. Um diesen Nachtheil zu verbessern, hat man mit diesem Regulator einen sehr kleinen Regulator P mit Centrifugalkraft verbunden, welcher durch die Welle des Segner'schen Rades in Bewegung gesetzt wird. Dieser kleine Regulator muß so adjustirt werden, daß, wenn die Maschine mit ihrer Normalgeschwindigkeit geht, die Kugeln sich nicht von einander entfernen, jedoch sehr nahe daran sind, sich zu öffnen; wenn alsdann eine Beschleunigung stattfindet, so öffnen sich die Kugeln und wirken auf den Hebel M, mit welchem die Stange L verbunden ist; der Schütz K sinkt, verengt |249| die Ausströmungs-Oeffnung, und der Schwimmer steigt dann. Sobald die Normalgeschwindigkeit wieder hergestellt ist, nähern sich die Regulatorkugeln P einander wieder und führen den Schütz K in seine anfängliche Stellung zurück.

Man ersieht aus Fig. 1 wie die Verbindung mit dem Einströmungs-Ventil mittelst einer Schnur, zweier Rollen und eines Gegengewichts hergestellt ist.

Wir haben noch eine Bemerkung über das Ventil zu machen. Ein Ventil bewegt sich ohne alle Anstrengung auf seiner Achse, weil sich die Pressionen um diese Achse herum das Gleichgewicht halten; dieß ist jedoch nur so lange der Fall, als es sich nicht dem Ende seines Laufes nähert. Sobald sich das Ventil in einer sehr kleinen Entfernung von dem Ende seines Laufs befindet, zeigt sich plötzlich ein sehr beträchtlicher Druck, der es schließt; offenbar hebt dieser Druck sogleich alle Bedingungen der Wirkung des Regulators auf. Um diesen plötzlichen Druck aufzuheben, ist die Ventilachse mit einem Hebel R versehen, an dessen Ende sich ein Knopf befindet, der sich frei in der Nuth des Stückes S bewegt. Die Länge dieser Nuth ist so berechnet, daß wenn sich das Ventil dem Ende seines Laufes nähert, der Knopf des Hebels R das am Ende des Stückes S angebrachte Gewicht hebt, welches Gewicht genau den Druck ausgleichen muß, der in diesem Augenblick auf das Ventil stattfindet. Wenn sich das Ventil neuerdings öffnet, so ruht das Gewicht auf dem festen unter ihm befindlichen Hinderniß, und wirkt nicht mehr.

Damit dieser Regulator die Maschine in einer genau constanten Geschwindigkeit erhält, ist es unerläßlich, daß der Wasserstand in dem Troge C, C stets genau derselbe bleibt. Nun kann dieser Wasserstand aber offenbar nicht genau derselbe bleiben, weil die im Gefäß D enthaltene Wassermenge, welche in dem Troge C, C aufgenommen wird, nach der Stellung des Schwimmers variirt. Um diesem Fehler abzuhelfen, bringt man an dem Troge C, C einen Ueberfall q an und läßt beständig einen schwachen Wasserstrahl in den Trog laufen.

Dieser Regulator gibt die besten Resultate; man hat ihn bei mehreren Maschinen zu Gent angewendet, und der Director einer dortigen Fabrik stellte dem Erfinder das Zeugniß aus, daß sein Regulator fast unmerkliche Widerstands-Unterschiede anzeigt und sich daher besonders für solche Maschinen eignet, welche sehr wandelbare Widerstände zu überwinden haben.

Seit einiger Zeit nehmen die Regulatoren die Aufmerksamkeit der Maschinenbauer ganz besonders in Anspruch; alle Fabrikanten begreifen, daß die Regelmäßigkeit des Ganges ihrer Triebmaschinen einen großen |250| Einfluß auf die Qualität und das Quantum der Producte hat, und daß dadurch häufige, stets sehr kostspielige Brüche von Maschinentheilen vermieden werden. Die in der neuesten Zeit vorgeschlagenen Regulatoren sind sämmtlich Luft- oder Wasser-Regulatoren, welche Kolben und Ventile enthalten, die durch den kleinsten fremdartigen Körper oder durch die geringste Abnutzung sehr bald außer Thätigkeit gesetzt werden. Anders ist es mit dem beschriebenen Regulator; obgleich er mittelst des Wassers wirkt, so hat er doch weder Kolben noch Ventil, überhaupt kein Stück, welches in Unordnung gerathen oder abgenutzt werden könnte.

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